Ventaja cuántica en la detección de spoofing

Abstract

Empleamos la teoría de discriminación de estados cuánticos para establecer el límite para la detección de spoofing, o falsificación, en señales electromagnéticas codificadas con estados cuánticos aleatorios. Nuestro análisis produce una expresión analítica para dicho límite, que demostramos que puede ser alcanzado utilizando estados coherentes de la luz. Cabe destacar que la ventaja cuántica, con respecto al caso clásico, persiste independientemente del número de fotones, eliminando así la limitación establecida en trabajos anteriores que restringe las ventajas a la utilización de fuentes de fotones individuales, por lo cual, este avance abre nuevas posibilidades experimentales utilizando fuentes láser estándar. Además, exploramos la codificación de estados squeezed, en la que una de las cuadraturas tiene una varianza menor al ruido cuántico, y demostramos que la probabilidad de detección se aproxima al 100% cuando la capacidad del spoofer, que es aquel que realiza spoofing, está restringida a la generación de estados coherentes.

We employ the theory of quantum state discrimination to establish the ultimate limit for the detection of spoofing in electromagnetic signals encoded with random quantum states. Our analysis yields an analytical expression for this limit, which we demonstrate can be achieved using coherent states of light. Notably, the quantum advantage over the classical case persists regardless of the number of photons, thereby eliminating the limitation imposed by previous works that restrict the advantages to the use of single-photon sources. This breakthrough opens new experimental possibilities using standard laser sources. Additionally, we explore the encoding of squeezed states, in which one of the quadratures exhibits a variance below the quantum noise limit, and we demonstrate that the detection probability approaches 100 % when the spoofer is restricted to generating coherent states.